اکثر محصولات پلاستیکی با قالب گیری تزریقی ساخته می شوند.این عمدتا به دلیل بهره وری بالا و هزینه واحد بسیار پایین فرآیند است.مانند هر جزء تولیدی، تحمل بسیار مهم است.اگر به درستی مشخص یا کنترل نشود، قطعات نهایی در هنگام مونتاژ با هم قرار نمی گیرند.باید از این نوع خطا اجتناب کرد، به ویژه زیرا هزینه اولیه قالب بسیار بالا است.این مقاله نحوه کنترل تحمل قالب‌گیری تزریقی و اطمینان از کیفیت بالا را از طریق اصول DFM (طراحی برای تولید)، انتخاب مواد، طراحی ابزار و کنترل فرآیند شرح می‌دهد.
چرا تحمل اینقدر مهم است؟
به عنوان مثال، اگر دو قسمت مسطح نیاز به پیچ و مهره داشته باشند، تلرانس موقعیتی سوراخ‌های هر قسمت باید همه موارد ممکن را در نظر بگیرد.حتی اگر یک قطعه در حداقل تلرانس خود و قسمت دیگر در حداکثر تلرانس خود باشد، باز هم باید در هنگام مونتاژ مناسب باشند.در این حالت، ساده به نظر می رسد، اما زمانی که نیاز به مونتاژ چند قسمت است، ممکن است یک قسمت باعث شود کل مجموعه به درستی کار نکند.تجزیه و تحلیل تحمل، مانند روش بدترین حالت، پشته تحمل و تجزیه و تحلیل آماری، می تواند برای بهینه سازی تحمل قالب گیری تزریقی اجزای چند قسمتی استفاده شود.
عوامل موثر بر تحمل قالب گیری تزریقی:
1. طراحی قطعات
یکی از مهم ترین راه ها برای محدود کردن تاب خوردگی، انقباض بیش از حد و ناهماهنگی قطعات، استفاده از اصول DFM هنگام طراحی قطعات است.این به بهترین وجه با کار با خدمات قالب‌گیری تزریقی در مراحل اولیه طراحی به دست می‌آید تا از طراحی مجدد پرهزینه در مراحل بعدی طراحی جلوگیری شود.
ضخامت دیوار - قطعات با ضخامت دیواره متغیر ممکن است انقباض ناهمواری داشته باشند.هنگامی که نمی توان از مناطق ضخیم اجتناب کرد، باید از مغزه گیری برای حفظ ضخامت دیواره یکنواخت استفاده شود.ضخامت ناهموار دیوار منجر به تغییر شکل قطعه می شود که بر تحمل و مونتاژ تأثیر می گذارد.دیوارهای ضخیم تر همیشه بهترین انتخاب برای افزایش استحکام نیستند.در صورت امکان، بهتر است از سفت کننده ها و گاست ها برای بهبود استحکام قطعات استفاده شود.
زاویه پیش نویس - زاویه پیش نویس برای اطمینان از خروج آسان از ابزار بسیار مهم است.اگر به بهترین شرایط نرسید، ممکن است قطعات در حین خروج، خراشیدن و تاب برداشتن محصول نهایی گیر کنند.زاویه پیش نویس می تواند از 0.5 درجه تا 3 درجه متفاوت باشد، بسته به طراحی قطعه و پرداخت سطح.
ویژگی های Boss - هنگام مونتاژ چندین قطعه پلاستیکی، معمولاً از باس ها برای قرار دادن بست ها استفاده می شود.اگر باس خیلی ضخیم باشد، ممکن است یک فرورفتگی روی قطعه باقی بماند.اگر توسط دنده ها به دیوارهای جانبی متصل نباشند، ممکن است به طور قابل توجهی تغییر شکل دهند.این امر مونتاژ این قطعات را تقریبا غیرممکن می کند.
2. انتخاب مواد
پلاستیک های قالب گیری تزریقی را می توان از انواع رزین ها ساخت.انتخاب این مواد عمدتاً به کاربرد محصول نهایی بستگی دارد.هر رزین انقباض متفاوتی دارد.این انقباض در هنگام طراحی قالب باید در نظر گرفته شود و اندازه قالب معمولاً با درصد انقباض مواد تنظیم می شود.اگر چندین جزء مواد مورد نیاز باشد، نرخ های انقباض متفاوتی باید طراحی شود.اگر تلورانس طراحی مناسب نباشد، ممکن است قطعات با هم مونتاژ نشوند، که یک خطای پرهزینه در قالب گیری تزریقی است.
تحمل قالب گیری تزریقی عمدتاً با انقباض مواد و هندسه قطعه تعیین می شود.انتخاب مواد باید قبل از طراحی و ساخت ابزار نهایی شود.طراحی ابزار به شدت به مواد انتخاب شده بستگی دارد.
3. طراحی ابزار
هنگامی که یک ماده انتخاب می شود، ابزار معمولاً بزرگتر می شود تا انقباض مواد مربوطه را در نظر بگیرد.با این حال، انقباض در همه ابعاد یکنواخت نیست.به عنوان مثال، قطعات ضخیم تر نسبت به قطعات نازک تر سرعت خنک کنندگی متفاوتی دارند.بنابراین، یک قطعه پیچیده با مخلوطی از دیواره های نازک و ضخیم، نرخ سرمایش متغیری خواهد داشت.تاب خوردگی یا نشست حاصل می تواند به طور جدی بر تحمل تزریق و مونتاژ تأثیر بگذارد.برای محدود کردن این اثرات، سازندگان ابزار عوامل زیر را هنگام طراحی ویژگی های قالب در نظر می گیرند.
خنک کننده ابزار - خنک کننده کنترل شده برای حفظ انقباض یکنواخت ضروری است.خنک کننده ضعیف ابزار منجر به انقباض غیرقابل کنترل می شود که منجر به انحراف جدی قطعات از الزامات تحمل آنها می شود.قرار دادن هوشمندانه کانال های خنک کننده می تواند به طور قابل توجهی قوام قطعات را بهبود بخشد.
تحمل ابزار - ابزارهایی که بیش از حد تحمل باشند منجر به تمام قطعات قالب گیری تزریقی بعدی می شوند و خطا علاوه بر هر خطای ناشی از جمع شدگی اضافه می شود.با این حال، در فرآیند ماشینکاری CNC، تلرانس ابزار معمولاً به شدت کنترل و نظارت می شود، بنابراین خارج از تلورانس ابزار به ندرت دلیلی برای خارج از تحمل قطعه است.علاوه بر این، این ابزار معمولا "استیل ایمن" هستند.این بدان معنی است که ابعاد یا ویژگی های کلیدی را می توان با فرز اضافی در هنگام ساخت ابزار تنظیم کرد.اگر ابعاد تمام شده برخی از قطعات در محدوده تحمل نباشد، مواد اضافی امکان تنظیم دقیق ابزار را با ماشین کاری فراهم می کند.به عنوان مثال، یک سوراخ تلورانس محکم روی یک قطعه ممکن است دارای ابزاری باشد که با یک پین هسته ای در سمت گسترده تر تلرانس طراحی شده است.اگر سوراخ نیاز به تنظیم داشته باشد، آن را نازک‌تر پردازش می‌کنند تا سوراخ نازک‌تر شود.
موقعیت انگشتانه - هنگام باز شدن قالب، انگشتانه آن را از قالب بیرون می راند.این باید در سریع ترین زمان ممکن انجام شود تا زمان چرخه به حداقل برسد.اگر پین اجکتور در موقعیت نامناسبی قرار گیرد، ممکن است قطعات آسیب ببینند.برخی از مواد هنگام خروج از ابزار کاملاً سفت نیستند و بیرون ریختن ناهموار ممکن است منجر به تاب برداشتن و ناهماهنگی ابعادی جدی شود.
موقعیت دروازه - دروازه بخشی از ابزار ورودی رزین است.اگر در یک موقعیت نامطلوب قرار گیرد، ظاهر ضعیفی ایجاد می کند.علاوه بر این، سرعت پر شدن ناهموار نیز می تواند منجر به تاب برداشتن و انقباض نامنظم شود.قطعات پیچیده اغلب برای رسیدن به پر شدن یکنواخت و کاهش این چالش ها به چندین دروازه نیاز دارند.
4. کنترل فرآیند
علیرغم تمام کارهای طراحی قبلی و ملاحظات مواد برای بهینه سازی تحمل تزریق قطعات، ممکن است هنگام تحویل اولین دسته از نمونه ها، قطعات همچنان از میزان تحمل فراتر رود.هنگامی که تمام روش های فوق با هم ترکیب شدند، گام بعدی برای بهبود انطباق تحمل، تنظیم فرآیند است.کنترل دما، فشار و زمان نگهداری از رایج ترین روش ها برای بهبود کیفیت قطعات می باشد.پس از تعیین شرایط ایده آل، قالب می تواند قطعات منسجمی را با تغییرات ابعادی بسیار کوچک بین قطعات ایجاد کند.
در بخش‌های پیچیده چند ویژگی، تعبیه سنسورهای فشار و دما در ابزارها برای اندازه‌گیری این پارامترها در فرآیند تولید برای دستیابی به بازخورد بلادرنگ و کنترل فرآیند ممکن است مفید باشد.حفظ فشار و دما در ابزار در همه زمان ها به اطمینان از تلورانس های ثابت کمک می کند.
در بخش‌های پیچیده چند ویژگی، تعبیه سنسورهای فشار و دما در ابزارها برای اندازه‌گیری این پارامترها در فرآیند تولید، به‌منظور تحقق بازخورد و کنترل فرآیند در زمان واقعی، ممکن است مفید باشد.حفظ فشار و دما در ابزار در هر زمان می تواند تا حد زیادی تلرانس ثابت را تضمین کند.
